(57)【要約】【課題】  従来この種の空調装置は、得られる空調効果に対してエネルギーロスが大きく、また、熱伝素子が十分に冷却されるまでに時間がかかることで冷涼感の即効性がないものであった。さらに、直接身体に送風する特性上、局部的かつ必要以上に身体を冷やすことによる健康に及ぼす影響も懸念されていた。【解決手段】  除湿デバイス（除湿手段）６、７と、除湿手段６、７を加熱する加熱手段と、送風手段と、排気口３、４とを備え、送風手段により除湿手段６、７に送風され、除湿手段６、７により除湿された除湿空気は排気口３、４から排気される空調装置とした。これにより、エネルギーロスが小さく、冷涼感の即効性があり局部的かつ必要以上に身体を冷やすことのない空調装置が提供できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
除湿手段と、前記除湿手段を加熱する加熱手段と、送風手段と、排気口とを備え、前記送風手段により前記除湿手段に送風され、前記除湿手段により除湿された除湿空気は排気口から排気される空調装置。
【請求項２】
加熱手段は通電により発熱可能な基材を備え、除湿手段は前記基材の表面に吸湿剤層を形成し、水分吸着時は非通電とし、水分脱着時に通電するようにした請求項１に記載の空調装置。
【請求項３】
除湿空気を冷却する、熱交換器を設けた請求項１または２に記載の空調装置。
【請求項４】
送風手段を制御する第一の制御手段を有し、除湿手段により除湿された除湿空気の風量を制御するようにした請求項１から３のいずれか１項に記載の空調装置。
【請求項５】
加熱手段を制御する第二の制御手段を有し、除湿手段により除湿された除湿空気の湿度を制御するようにした請求項１から４のいずれか１項に記載の空調装置。
【請求項６】
除湿空気の送風量は、定常時に比べて運転開始直後の方が多いことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の空調装置。
【請求項７】
除湿空気の絶対湿度は、定常時に比べて運転開始直後の方が低いことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば住居やオフィスや自動車などの人の居住空間において、環境温湿度が高く、かつ身体が必要以上に冷やされるのを防ぎたいときなど、個々の使用者に対して、快適な環境を提供する空調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の空調装置は、熱電素子を用いて冷却板を冷却し、ペルチェ効果による輻射冷房と、微風吹き出しによって対流冷房を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−５９９９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の構成では、空調冷房用途として複数個の熱電素子を用いることは、得られる空調効果に対してエネルギーロスが大きく、また、熱伝素子が十分に冷却されるまでに時間がかかることで冷涼感の即効性がないものであった。さらに、直接身体に送風する特性上、局部的かつ必要以上に身体を冷やすことによる健康に及ぼす影響も懸念されていた。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、エネルギーロスが小さく、冷涼感の即効性があり局部的かつ必要以上に身体を冷やすことのない空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の空調装置は、除湿手段により除湿された除湿空気を身体に直接送気するようにしたものである。
【０００６】
これによって、汗の気化熱を積極的に奪い冷涼感を得ることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の空調装置は、エネルギーロスが小さく、除湿空気による汗の気化熱で冷涼感を提供するため、冷涼感の即効性があり局部的かつ必要以上に身体を冷やすことのない空調装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、除湿手段と、前記除湿手段を加熱する加熱手段と、送風手段と、排気口とを備え、前記送風手段により前記除湿手段に送風され、前記除湿手段により除湿された除湿空気は排気口から排気される空調装置とすることにより、エネルギーロスが小さく、冷涼感の即効性があり局部的かつ必要以上に身体を冷やすことのない空調装置とすることができる。
【０００９】
第２の発明は、特に、第１の発明の加熱手段は通電により発熱可能な基材を備え、除湿手段は前記基材の表面に吸湿剤層を形成し、水分吸着時は非通電とし、水分脱着時に通電することにより、温度上昇が速く、温度分布が均一となり水分脱着効率を高くすることでより冷涼感の強い空調装置とすることができる。
【００１０】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の除湿空気を冷却する熱交換器を設けることにより、より冷涼感の強い空調装置とすることができる。
【００１１】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の送風手段を制御する第一の制御手段を有し、除湿空気の風量を制御することにより、使用者に快適な環境を提供できるものである。
【００１２】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の加熱手段を制御する第二の制御手段を有し、除湿空気の湿度を制御することにより、使用者に快適な環境を提供できるものである。
【００１３】
第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明の除湿空気の送風量を、定常時に比べて運転開始直後の方が多くなるようにすることにより、使用者の汗の気化熱がより多く奪われより素早く冷涼感を得ることができるものである。
【００１４】
第７の発明は、特に、第１〜６のいずれか１つの発明の除湿空気の絶対湿度を、定常時に比べて運転開始直後の方が低くなるようにすることにより、使用者の汗の気化熱がより多く奪われより素早く冷涼感を得ることができるものである。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における空調装置の断面図を示すものである。
【００１７】
図１において、１は外筐体であり、その一方には吸気口２が設けられ、他方には３および４に示す排気口Ａおよび排気口Ｂが設けられている。排気口Ａおよび排気口Ｂには空気の吹き出す方向を可変できるルーバが備えられている。５はシロッコファン、６および７は除湿デバイスＡおよび除湿デバイスＢである。８および９はそれぞれ除湿空気を導く流路Ａおよび流路Ｂである。１０は流路Ａおよび流路Ｂの最上流部を示している。
【００１８】
図２は、本実施の形態における空調装置の除湿手段である除湿デバイスの斜視図を示すものである。図３は、図２に示す除湿デバイスを展開した図である。図４は除湿デバイスの拡大断面図である。
【００１９】
図２において、１１は通電可能なエキスパンドメタルで表面に吸湿剤層が形成されている。１２、１２′は給電端子であり、スポット溶接によりエキスパンドメタル１１に取り付けられている。
【００２０】
エキスパンドメタル１１の材料としては、体積抵抗率が大きく、耐熱性、耐食性、耐孔食性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系耐熱鋼、Ｎｉ−Ｃｒ系耐熱鋼のいずれかが適している。本実施の形態では、エキスパンドメタル１１の表面に形成する吸湿剤層の熱膨張係数と整合するために、相対的に熱膨張係数が小さいＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系耐熱鋼（Ｒ２０−５ＳＲ，ｔ０．１ｍｍ（川崎製鉄製））を用いた。
【００２１】
以上のエキスパンドメタルを図２に示すように波板状に加工する。この時、繰返し応力による基材の破断を防止するため、山谷部に適切なＲ加工を施すと良い。
【００２２】
次に、基材の耐腐食性を向上させ、かつアンカー効果により吸湿剤層との密着性を向上させる目的で、エキスパンドメタル１１に焼鈍処理を施している。焼鈍処理温度としては、９００〜１０００℃が適切である。すなわち、９００℃未満では酸化皮膜の形成量が不十分であり、１０００℃より高くなると結晶粒の成長による脆化が問題になるためである。本実施の形態における焼鈍処理は大気中で行っているが、不活性ガス雰囲気中で行うこともできる。
【００２３】
こうして焼鈍を終了したエキスパンドメタルの表面に、図４に示すようにアルミナを主成分とするアンダーコート層２２を塗布し焼成を行った後、ゼオライトを主成分とする吸湿剤層２３の作製を行った。
【００２４】
吸湿剤層２３は、ゼオライト１００重量部、コロイダルシリカ３０重量部、イオン交換水１００重量部を攪拌、混合して形成しているものである。このスラリーを、アンダーコート層２２の上に塗布した後、１３０℃で２０分間乾燥させ、６００℃で２０分間焼成して吸湿剤層２３を形成している。本実施の形態では、吸湿剤としてゼオライトを用いたが、他にシリカゲルや活性アルミナを用いても良い。
【００２５】
以上のようにして作製された除湿デバイスを、図１に示した除湿装置の流路Ａおよび流路Ｂの排気口に近い位置に設置した。
【００２６】
以上のように構成された空調装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００２７】
最初、流路Ａの最上流部に設置された図示されていないダンパーが閉じた状態になっており流路Ａは吸気口と連通しておらず、一方流路Ｂは流路Ｂの最上流部に設置された図示されていないダンパーが開いた状態になっており流路Ｂは吸気口と連通している。
【００２８】
この状態で、シロッコファン５と調湿デバイスＡに通電すると、外部空気が吸気口２から空調装置に取り入れられる。取り入れられた空気は、流路Ｂに導かれ除湿デバイスＢを通過した後、排気口Ｂから排気される。一方、同時に除湿デバイスＡは加熱状態になり、吸湿剤層が加熱される。水分脱着温度に達した吸湿剤層からは、吸着されていた水分が脱着する。一定時間経過すると、流路Ａのダンパーが開き、流路Ｂのダンパーが閉じる。同時に、除湿デバイスＡは非通電状態となり、除湿デバイスＢは通電状態となる。吸気口２から取り入れられた空気は、流路Ａに導かれ除湿デバイスＡを通過した後、排気口Ａから排気される。以上の動作を繰り返すことにより、常に除湿空気を使用者に供給することができる。
【００２９】
この実施の形態の効果について、図５を参照しながら説明する。
【００３０】
図５は、本発明の空調装置と従来の空調装置を用いた際の、空調装置を動作させてからの時間変化に対する、被験者の皮膚表面温度の変化を示したグラフである。被験者は、空調装置から４０ｃｍ離れた位置に座り、被験者の顔に送気した。また、被験者は実験開始直前までの２０分間、３０℃／５０％Ｒｈのチャンバー内の椅子に座ってもらった。また、比較例として用いた従来の空調装置は、流路の途中にペルチェ素子からなる冷却装置を備えたものを用いた。風量は両者とも２００Ｌ／ｍｉｎとし、入力電力は本実施例が５０Ｗで比較例は１００Ｗとした。
【００３１】
図５に示すように、本実施の形態では空調装置を動作させると同時に被験者の皮膚表面温度が下がり始め、３０秒経過後には約２℃低下し、１分経過後には約３℃低下した。さらに、約５分後には温度が上がり始め、約７分後には初期から約１℃低下の３５℃でほぼ落ち着いた。一方、比較例では皮膚表面温度はなだらかな曲線を描いて下がっていく傾向を示し、５分後には約１℃低下し、１０分後には約２℃低下した。１５分経過後に初期から約３℃低下の３３℃でほぼ落ち着いた。以上の結果より、本実施の形態における空調装置は従来の空調装置の１／２の入力電力にもかかわらず即効性があり、定常状態で皮膚表面温度が下がりすぎることなく快適感を得ることができるものである。
【００３２】
また、本実施の形態では、エキスパンドメタル１１の表面に吸湿剤層を形成し、エキスパンドメタル１１に通電したときの発熱を利用した伝導熱により吸湿剤層を加熱するため、吸湿剤層の温度上昇が速く、水分脱着温度に達するまでの時間が非常に短くなるものである。すなわち、従来のようにハニカム状セラミックス基材の表面に吸湿剤を担持し、この吸湿剤に空気中の水分を吸着させ、吸湿剤に吸着した水分を外部から主に輻射熱や対流熱により加熱して脱着再生する方法と比較して、本実施の形態では入力電力量を同一とした場合、約３倍の速度で水分脱着温度に達した。従来のものでは、吸着剤層の温度が２００℃に達するまでの時間は１００Ｗで約６０秒であったが、本実施の形態では１００Ｗで２０秒弱であった。以上の結果より、吸脱着サイクルが比較的短い使用用途においては、本実施の形態の除湿デバイスは非常に有用である。
【００３３】
また、送風手段を制御する第一の制御手段を有し、除湿空気の風量を制御し、除湿空気の送風量を、定常時に比べて運転開始直後の方が多くなるようにすることにより、より冷涼感を得ることができるものである。すなわち、空調装置を使用する直前は、使用開始後の定常時と比較して、使用者の皮膚表面の汗の量が多いことが予想され、送風量を多くすることにより使用者の汗の気化熱がより多く奪われ、即効性が期待できるものである。
【００３４】
また、加熱手段を制御する第二の制御手段を有し、除湿空気の湿度を制御し、除湿空気の絶対湿度を、定常時に比べて運転開始直後の方が低くなるようにすることにより、より冷涼感を得ることができるものである。すなわち、吸湿材の加熱時間を長くすることで、吸湿材に吸着された水分の脱着量が多くなり、より湿度の低い除湿空気を得ることができる。よって、前記の理由により運転開始直後は湿度を低くすることで、使用者の汗の気化熱がより多く奪われ、即効性が期待できるものである。
【００３５】
（実施の形態２）
図６は、本発明の第２の実施の形態における空調装置の一部斜視図を示すものである。
【００３６】
図６において、３１は流路で、その上流側には除湿デバイス３２が設置され、下流側には熱交換器３３が設置され、流路３１の最下流部には排気口３４が設けられている。
【００３７】
図６において熱交換器３３を設置した以外は、実施の形態１に示した空調装置と同等の機能を持つ空調装置とした。
【００３８】
以上のように構成された空調装置の動作、作用は実施の形態１と同等である。
【００３９】
本実施の形態の空調装置を用いた場合、排気口付近での除湿空気の温度は実施の形態１と比較して約１℃低下した。
【００４０】
よって、除湿空気を冷却する熱交換器を設けることにより、より冷涼感の強い空調装置とすることができる。
【００４１】
なお、熱交換器において流路から外部に露出しているフィン部に、別途設けたファンから送風し積極的に放熱することにより、さらに冷涼感の強い空調装置とすることができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明にかかる空調装置は、エネルギーロスが小さく、除湿空気による汗の気化熱で冷涼感を提供することが可能となるので、除湿機、デシカント空調、シート等のむれ感解消、調湿装置、加湿器等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１における空調装置の正面図（ｂ）同、空調装置の断面図
【図２】本発明の実施の形態１における調湿デバイスの斜視図
【図３】本発明の実施の形態１における調湿デバイスの展開図
【図４】本発明の実施の形態１における調湿デバイスの拡大断面図
【図５】本発明の実施の形態１における経過時間と皮膚表面温度の関係を示すグラフ
【図６】本発明の実施の形態２における空調装置の一部斜視図
【符号の説明】
【００４４】
３  排気口Ａ
４  排気口Ｂ
６  除湿デバイスＡ
７  除湿デバイスＢ
８  流路Ａ
９  流路Ｂ
１１、２１  エキスパンドメタル
２２  アンダーコート層
２３  吸湿剤層
３２  除湿デバイス
３３  熱交換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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